制造氮化镓衬底的方法技术

本申请涉及一种制造GaN衬底的方法。在制造GaN衬底的方法中，可在硅衬底的第一表面上形成覆盖层。可在硅衬底的第二表面上形成缓冲层。第二表面可与第一表面相对。通过执行氢化物气相外延工艺，可在缓冲层上形成GaN衬底。可移除覆盖层和硅衬底。

【技术实现步骤摘要】
制造氮化镓衬底的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年10月21日提交至韩国知识产权局(KIPO)的韩国专利申请No.10-2016-0137596的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
示例实施例涉及制造氮化镓(GaN)衬底的方法。更具体地，示例实施例涉及制造具有大面积的GaN衬底的方法。
技术介绍
GaN衬底可用作短波长发光器件的衬底。通常，蓝宝石衬底可用作用于制造GaN衬底的种子衬底。然而，蓝宝石和GaN的热膨胀系数之间的差异相对较大，使得在温度降低的过程中形成在蓝宝石衬底上的GaN衬底会损坏。在GaN生长在用作种子衬底的硅衬底上之后，可在保持相对高的温度的同时原位移除硅衬底。在这种情况下，由于硅和GaN的热膨胀系数之间的差异所导致的GaN衬底的破损会减少。然而，当GaN衬底生长在硅衬底上时，氮化硅层会形成在硅衬底的下面。由于氮化硅层，硅衬底不会轻易地被移除，并因此，GaN衬底会损坏。
技术实现思路
示例实施例提供一种利用硅衬底作为种子衬底制造GaN衬底的方法。根据示例实施例，提供了一种制造GaN衬底的方法。在硅衬底的第一表面上形成覆盖层。在硅衬底的第二表面上形成缓冲层。第二表面与第一表面相对。通过执行氢化物气相外延(HVPE)工艺，在缓冲层上形成GaN衬底。移除覆盖层和硅衬底。根据示例实施例，提供了一种制造GaN衬底的方法。在硅衬底的第一表面上形成覆盖层。在硅衬底的第二表面上形成GaN衬底。第二表面与第一表面相对。干法蚀刻覆盖层和硅衬底。根据示例实施例，提供了一种制造GaN衬底的方法。氮化物阻挡层形成为覆盖硅衬底的第一表面。在硅衬底的第二表面上形成GaN衬底。第二表面与第一表面相对。将氮化物阻挡层连同硅衬底一起移除。根据示例实施例，利用硅衬底作为种子衬底，可以相对较低的成本制造出具有相对较大面积的GaN衬底。覆盖层可形成在硅衬底的第一表面上，并因此，在形成GaN衬底的生长过程期间，氮化硅层不会形成在硅衬底的第一表面上。因此，可减少由氮化硅层导致的GaN衬底的缺陷(例如，裂纹或破损等)。附图说明通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解示例实施例。图1至图16表示本文所述的非限制性示例实施例。图1至图6是示出了根据示例实施例的制造GaN衬底的方法的各阶段的截面图；图7和图8是示出了根据示例实施例的制造GaN衬底的方法的各阶段的截面图；图9至图13是示出了根据示例实施例的制造GaN衬底的方法的各阶段的截面图；图14是裸片硅衬底和在硅衬底上的GaN层中的每一个的XPS(X射线光电子能谱)；图15是根据对比示例的包括缺陷的GaN衬底的照片；以及图16是根据示例实施例的在蚀刻覆盖层和一部分硅衬底之后的硅衬底的表面的照片。具体实施方式图1至图6是示出了根据示例实施例的制造GaN衬底的方法的各阶段的截面图。参照图1，硅衬底10可包括其上形成有GaN衬底16(参照图3)的第二表面2，以及与第二表面2相对的第一表面1。覆盖层12可形成在硅衬底10的第一表面1上，以完全覆盖硅衬底10的第一表面1。硅衬底10可用作用于形成GaN衬底16的种子衬底(或模板衬底)。因此，会由硅衬底10的直径来确定随后形成的GaN衬底16的直径。硅衬底10可具有相对较大的面积。在示例实施例中，硅衬底10可具有约100μm至约1000μm的厚度，并可具有等于或大于约6英寸的直径，例如，约6英寸至约18英寸。因此，形成在硅衬底10上的GaN衬底16可具有相对较大的面积，等于或大于约6英寸。然而，在一些示例实施例中，可不使用直径等于或大于约6英寸的硅衬底10。即，可使用具有小于约6英寸的较小面积的硅衬底10来制造具有相对小面积的GaN衬底16。通常，蓝宝石衬底可用作用于形成GaN衬底16的种子衬底。然而，蓝宝石衬底比硅衬底10更为昂贵，并且其直径小于硅衬底10的直径。因此，硅衬底10可更适合作为用于形成具有相对较大面积的GaN衬底16的种子衬底。覆盖层12可用作氮化物阻挡层，用于减少或防止在随后的用于形成GaN衬底16的生长过程中硅衬底10的第一表面1氮化。即，覆盖层12可形成在硅衬底10的第一表面1上，并因此不会暴露硅衬底10的第一表面1。此外，可不将氮源气体引入到硅衬底10的第一表面1上。可由在随后用于移除硅衬底10的蚀刻过程中更易于蚀刻的材料形成覆盖层12。在示例实施例中，可由更易于被基于氯的蚀刻气体(例如，Cl2、HCl等)蚀刻的材料形成覆盖层12。覆盖层12可包括金属或金属氮化物。在示例实施例中，覆盖层12可包括，例如，钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)，或它们的氮化物。可通过原子层沉积(ALD)工艺、溅射工艺或化学气相沉积(CVD)工艺形成覆盖层12。如果覆盖层12的厚度小于约0.1nm，则氮源气体可会引入到硅衬底10上。如果覆盖层12的厚度大于约100μm，则移除覆盖层12的时间会增加。因此，覆盖层12可形成为具有约0.1nm至约100μm的厚度。参照图2，缓冲层14可形成在硅衬底10的第二表面2上，以完全覆盖硅衬底10的第二表面2。可形成缓冲层14，以在随后的用于形成GaN衬底16的生长过程期间降低GaN衬底16的裂纹和/或回熔。可由其晶格常数稍微不同于硅和GaN的晶格常数的材料形成缓冲层14。在随后的用于形成GaN衬底16的生长过程中，由于硅和GaN的晶格常数不同会产生拉应力，并因此会由拉应力产生GaN衬底16的裂纹。然而，在示例实施例中，缓冲层14可形成在硅衬底10和GaN衬底16之间。因此，GaN衬底16的拉应力会降低，以使GaN衬底16的裂纹减少。当GaN衬底16直接生长在硅衬底10上时，硅会扩散到GaN衬底16，从而使得硅衬底10的表面被蚀刻。这种现象可称作回熔。缓冲层14可形成在硅衬底10和GaN衬底16之间，从而使得硅扩散到GaN衬底16的现象减少。因此，可减少回熔现象。在示例实施例中，缓冲层14可由AlN、TaN、TiN、HfN、GaN和AlGaN中的至少一种形成。例如，缓冲层14可形成为包括多层，如按顺序堆叠的AlN层、AlGaN层和GaN层。缓冲层14可形成具有例如约5nm至约50μm的厚度。可通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺或氢化物气相外延(HVPE)工艺形成缓冲层14。参照图3，可通过外延生长工艺将GaN衬底16形成在缓冲层14上。在示例实施例中，GaN衬底16的直径与硅衬底10的直径实质上相同。在示例实施例中，可通过HVPE工艺形成GaN衬底16。GaN衬底16可包括单晶GaN。当通过HVPE工艺形成GaN衬底16时，GaN的生长速率会比通过MOCVD工艺的生长速率高。因此，当形成相对较大面积的、具有等于或大于6英寸的直径的GaN衬底时，可执行HVPE工艺。在示例实施例中，氯化氢(HCl)和Ga相互之间发生反应，以在HVPE反应器中形成氯化镓(GaCl)，并且GaCl在HVPE反应器中可与氨(NH3)发生反应，以在缓冲层14上形成GaN衬底16。可在约950℃至约1200℃的温度下执行用于形成GaN衬底16的生长过程。GaN衬底16可具有约5μm至约10mm的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造氮化镓衬底的方法，所述方法包括：在硅衬底的第一表面上形成覆盖层；在所述硅衬底的第二表面上形成缓冲层，所述第二表面与所述第一表面相对；通过执行氢化物气相外延工艺，在所述缓冲层上形成氮化镓衬底；以及移除所述覆盖层和所述硅衬底。

【技术特征摘要】
2016.10.21 KR 10-2016-01375961.一种制造氮化镓衬底的方法，所述方法包括：在硅衬底的第一表面上形成覆盖层；在所述硅衬底的第二表面上形成缓冲层，所述第二表面与所述第一表面相对；通过执行氢化物气相外延工艺，在所述缓冲层上形成氮化镓衬底；以及移除所述覆盖层和所述硅衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述覆盖层的步骤通过基于氯的蚀刻气体来移除所述覆盖层。3.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述覆盖层的步骤形成钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)以及它们的氮化物中的至少一种的覆盖层。4.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述覆盖层的步骤通过原子层沉积工艺、溅射工艺或化学气相沉积工艺来形成所述覆盖层。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述氮化镓衬底的步骤通过在950℃至1200℃的温度下执行氢化物气相外延工艺来形成所述氮化镓衬底。6.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述覆盖层和所述硅衬底的步骤通过利用基于氯的蚀刻气体的相同干法蚀刻工艺来移除所述覆盖层和所述硅衬底。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述基于氯的蚀刻气体包括HCl或Cl2。8.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述覆盖层和所述硅衬底的步骤在形成所述氮化镓衬底的氢化物气相外延反应器中移除所述覆盖层和所述硅衬底。9.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述缓冲层的步骤以AlN、TaN、TiN、HfN、GaN和AlGaN中的至少一种来形成所述缓冲层。10.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述缓冲层的步骤通过金属有机化学气相沉积工艺或氢化物气相外延工艺而形成。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：形成缓冲层之后，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：金美贤，姜三默，金峻渊，卓泳助，朴永洙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR